[发明专利]增强封闭式中深层埋管换热系统

说明书

本发明涉及一种增强封闭式中深层埋管换热系统。它解决了现有地埋管换热效率低等技术问题。包括回水竖井、出水竖井、回水垂直管和出水垂直管，回水垂直管上端为回水端，出水垂直管上端为出水端，回水竖井下端设有至少一个回水水平井，出水竖井下端设有至少一个出水水平井，出水水平井和回水水平井相互平行且错位设置，回水水平井内穿设有与回水垂直管相连通的回水水平横管，出水水平井内穿设有与出水垂直管相连通的出水水平横管，回水水平横管和出水水平横管之间设有支管连通结构。优点在于：采用水平横管和水平支管来增加埋管的换热面积，系统换热量可以显著增加。采取有效的保温措施，能防止系统热量损失。

技术领域

本发明属于地热能设备技术领域，具体涉及一种增强封闭式中深层埋管换热系统。

背景技术

随着传统化石能源的日益紧缺，人们对能源安全、气候变化的担忧与日俱增，地热能源也越来越得到关注和认可。在寒冷的北方地区，空气源和太阳能受当地气候环境影响极大，利用空气源和太阳能作为取暖热源是极不稳定的，而地热能作为一种绿色低碳、用之不竭的可再生能源越来越受到重视。其中，中深层地热能是热应用领域最具价值和潜力的来源，主要是指地下2-3km，温度在70-90℃甚至更高范围的地层中蕴含的热能资源。中深层地热能热源充足，可利用价值高，不会对环境造成污染，还能实现全天候全时段应用，具有绿色低碳、清洁安全、储量大、分布广、稳定性好等特点，并且本着不污染地下水资源的原则，我国封闭式中深层套管换热得到了很大的发展。中深层套管式地源热泵是通过一口中深层的井换热，通过地源热泵主机制热再提升，提供给建筑末端热能。但目前为止，由于普通封闭式中深层套管换热方式是的单井直井，故换热面积小，换热效率低；套管形式，故内管规格小；供回水温差小；所以整体换热量小。

为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种地源热泵竖直双S型埋地换热器[申请号：201120389804.7]，包括水平方向S型换热器、垂直方向S型换热器。水平方向S型换热器与垂直方向S型换热器呈相互垂直的空间布置状态。双S型埋地换热器放在事先打好的热交换井内，最后再埋上回填材料，便可与周围的土壤进行换热。

上述结构主要是通过两个呈S型的换热器来提高单井的换热效率，虽然比常规的单U型、双U型换热器换热效率有一定的提升，但是其实质上依然采用单井换热，故该方案依然存在着：换热面积小、换热效率低、供回水温差小、整体换热量小等问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，提高埋管的换热面积的增强封闭式中深层埋管换热系统。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本封闭式中深层埋管换热系统，包括沿竖直方向设置且在水平方向错位设置的回水竖井和出水竖井，所述的回水竖井内穿设有内部设有载冷剂的回水垂直管，所述的出水竖井内穿设有出水垂直管，且所述的回水垂直管上端为回水端，所述的出水垂直管上端为出水端，所述的回水竖井下端设有至少一个水平设置的回水水平井，所述的出水竖井下端设有至少一个与回水水平井位于同一水平面的出水水平井，且所述的出水水平井和回水水平井相互平行且错位设置，所述的回水水平井内穿设有与回水垂直管相连通的回水水平横管，所述的出水水平井内穿设有与出水垂直管相连通的出水水平横管，且所述的回水水平横管和出水水平横管之间设有能将回水垂直管内的载冷剂经回水水平横管引流至出水水平横管直至出水垂直管的支管连通结构。

本发明的目的是充分利用水平横管和支管连通结构来增加埋管的换热面积，从而增加换热量。在地面下一定深度的高温地层中通过回水水平井将回水竖井相连，通过出水水平井将出水竖井相连，回水水平横管和出水水平横管以及支管连通结构分别将回水垂直管和出水垂直管连通，在高温地层中充分取热后通过出水垂直管将高温载冷剂送出至地面制取稳定热源。